En collaboration avec le Laboratoire de Métrologie Dynamique de l’ENSAM, Alliantech a su mettre en place et fabriquer un tube à choc, en répondant à chacun des critères techniques de la DGA TT (1).
La DGA Techniques Terrestres est un centre d’expertise et d’essais. Dans le cadre de ses activités, le site réalise différentes mesures physiques dont des mesures de surpression aérienne.
Les caractéristiques dynamiques des capteurs de pression utilisés ne sont connues qu’au travers des documentations techniques constructeurs. Les certificats d’étalonnage ne font état que de performances statiques. Pour garantir le niveau d’incertitude nécessaire à de bonnes mesures, la DGA TT doit réaliser des compléments de vérification en dynamique afin de réceptionner et contrôler ses capteurs, d’assurer une traçabilité en dynamique et d’évaluer l’influence de différents paramètres sur la réponse des capteurs.
C’est à l’occasion de ce projet qu’Alliantech a mis en place un partenariat avec le Laboratoire de Métrologie Dynamique de l’ENSAM, pour la fourniture d’un moyen d’essai adapté. Ce dernier est une référence en France pour la métrologie des pressions dynamiques des grandeurs énergétiques et mécaniques, et il avait déjà développé pour leurs propres applications plusieurs moyens de type tube à choc et dispositif à ouverture rapide.
Comment fonctionne un tube à choc ?
Le choix du tube à choc comme moyen d’essai bénéficie de l’expérience du laboratoire, de nouvelles conceptions et technologies pour s’adapter aux besoins spécifiques de la DGA, et pour obtenir un coût d’utilisation très faible.
Le tube à choc (TC) permet l’étalonnage dans le domaine des hautes fréquences, compte tenu du temps de montée très court de l’échelon de pression généré. L’étalonnage dynamique met en évidence la fréquence de résonance pneumatique due à la cavité et la fréquence de résonance mécanique due à l’élément sensible.
Le tube à choc est composé de deux chambres, chacune étant fermée et séparée par une membrane. La chambre haute pression (HP) contient le gaz moteur. La chambre basse pression (BP) contient le gaz de travail. C’est sur cette dernière qu’est installé le capteur à étalonner, soit en paroi, soit en fond de tube.
A l’éclatement de la membrane séparant les deux chambres, une onde de choc incidente se propage dans la chambre BP puis se réfléchit sur le fond du tube.
En paroi de tube à choc, c’est l’onde de choc incidente qui est utilisée pour générer l’échelon de pression alors qu’en fond, c’est l’onde de choc réfléchie.
Le signal issu du capteur en essai et de son électronique associée est filtré, converti en numérique puis stocké en mémoire à l’aide d’un enregistreur de transitoires. Les réponses transitoires sont transférées sur un ordinateur pour être traitées à l’aide de logiciels adaptés qui calculent les caractéristiques dynamiques du capteur en essai.
De nombreux critères ont été déterminés par la DGA. Parmi ceux-ci :
- Valeur d’échelon de pression en fond de tube comprise entre 20 kPa et 1 MPa pour tester les différents capteurs
- Tests simultanés de plusieurs capteurs
- Fourniture du générateur, régulateur et mesureur de pression à affichage numérique.
- Valeur maximale d’échelon de pression (en fond de tube) : 1 MPa
- Logiciel de traitements temporels et fréquentiels dédié pour le calcul du temps de montée, de la pseudo période, la fréquence de résonnance, la fonction de transfert en amplitude et phase et l’incertitude par rapport à un capteur de référence.
Il est prévu de réaliser 500 essais par an en moyenne pour le tube.
Quels sont les atouts d'un tube à choc ?
Le contrôle dynamique des capteurs avec un tube à choc permettra de :
- Maintenir l’expertise dans le domaine des mesures de phénomènes transitoires
- Qualifier les caractéristiques dynamiques des capteurs de pression
- Permettre aux utilisateurs de mieux choisir les moyens en fonction du phénomène physique à mesurer
- Suivre dans le temps l’évolution des caractéristiques dynamiques des capteurs de pression
- Approfondir le calcul des incertitudes de mesures de surpression aérienne effectuées dans le cadre des essais.
L’expertise d’Alliantech
En collaboration avec LMD, Alliantech a su mettre en place et fabriquer un tube à choc, en répondant à chacun des critères techniques de la DGA TT.
Dans ce contrat, Alliantech est intervenu à différents niveaux :
- Compréhension et identification des besoins de la DGA
- Recherche d’une solution par le biais d’un potentiel fournisseur
- Echanges avec le laboratoire de l’École nationale supérieure d’Arts et Métiers (Ensam) pour une solution répondant aux besoins la DGA
- Mise en place d’une interface industrielle entre DGA et l’Ensam.
- Accompagnement de la DGA pour la définition, la fourniture et l’exploitation du moyen.
- Mise en relation avec des experts du domaine.
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(1) La DGA est la « Délégation Générale pour l’Armement ». Elle a été créée en 1977 pour remplacer la Délégation Ministérielle pour l’Armement (DMA) qui avait vu le jour en 1961. Le 5 Octobre 2009 officialise le changement de nom et d’organisation de la «Délégation Générale pour l’Armement» qui devient dès lors «Direction Générale de l’Armement».
